CN117340637A - 一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法，包括机床底座、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件和轴头组件，所述Z轴组件由Z轴直线模组、Z轴滑板、主轴箱、箱底板和限位机构组成，所述Z轴滑板传动连接于Z轴直线模组表面，所述主轴箱安装于Z轴滑板表面，所述箱底板固定连接于主轴箱底部，所述限位机构设置于箱底板下方，所述轴头组件设置于限位机构下方。本发明通过在箱底板上设置限位凹槽，将轴头组件上的限位板与限位凹槽卡接后可将轴头组件悬吊于主轴箱底部，之后再通过驱动电机驱使双向丝杠带动两个限位夹板对轴头组件进行夹持固定，完成对轴头组件的快速组装，逆向操作便可对轴头组件进行快速拆卸，方便对轴头组件进行检修。

Description

一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法

技术领域

本发明涉及机床技术领域，具体涉及一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法。

背景技术

机床是指制造机器的机器，亦称工作母机或工具机，习惯上简称机床。一般分为金属切削机床、锻压机床和木工机床等。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造设备、锻造设备、焊接设备、冲压设备、挤压设备等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。

五轴机床即五轴加工中心，它的五个轴通常指的是数控机床同时在五个不同的CNC轴上移动零件或工具的能力。标准 三 轴铣削在 X、Y 和 Z 轴上进行。这三个线性轴是主轴或零件（取决于机器）可以移动的方向：X 轴：从左到右、Y轴：前后、Z轴：上下。五轴加工中心还使用两个旋转轴：A轴和C轴。A轴：绕X轴旋转、C轴：绕Z轴旋转。

五轴机床的一个重要优点是它可以使用更短的切削刀具，因为头部可以朝向工作降低，刀具朝向表面。因此，可以在不对刀具施加过多负载的情况下实现更高的切削速度，从而延长刀具寿命并减少破损。使用较短的刀具还可以减少在使用三轴机床加工深芯或型腔时可能导致的刀具振动。这样可以获得更高质量的表面光洁度，从而减少甚至消除耗时的手工精加工的需要。

现有的一些机床在使用时，其上的轴头组件大多直接设置于主轴箱内部，在对轴头组件进行检修时，不方便对轴头组件进行拆装操作。

例如公告号为CN205394017U公开的一种五轴数控机床，该专利的Y轴运动模块采用Y轴直线电机在Y轴滑座的单侧进行驱动，提高了该五轴数控机床的加工速度和加工精度。

但该专利的Z轴运动模块包括主轴箱和Z轴直线电机，其中，主轴箱沿竖直方向滑设于连接部，主轴箱的顶部沿竖直方向具有容置空间，电主轴穿设于所述容置空间内，不方便将电主轴从主轴箱内拆卸下来进行检修。

因此，发明一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于拆装轴头的五轴数控机床及其拆装方法，以解决技术中现有的一些机床在使用时，其上的轴头组件大多直接设置于主轴箱内部，在对轴头组件进行检修时，不方便对轴头组件进行拆装操作的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种便于拆装轴头的五轴数控机床，包括机床底座、X轴组件、Y轴组件、Z轴组件和轴头组件，所述Z轴组件由Z轴直线模组、Z轴滑板、主轴箱、箱底板和限位机构组成，所述Z轴滑板传动连接于Z轴直线模组表面，所述主轴箱安装于Z轴滑板表面，所述箱底板固定连接于主轴箱底部，所述限位机构设置于箱底板下方，所述轴头组件设置于限位机构下方；

所述限位机构由托载板、驱动电机、支撑座、双向丝杠和限位夹板组成，所述托载板和限位夹板数量均设为两个，两个所述托载板分别固定连接于箱底板两端，所述驱动电机安装于其中一个所述托载板表面，所述支撑座安装于另一个所述托载板表面，所述双向丝杠一端与驱动电机的输出轴传动连接，所述双向丝杠另一端与支撑座转动连接，两个所述限位夹板分别设置于箱底板底部两侧，两个所述限位夹板均与双向丝杠通过螺纹传动连接；

所述轴头组件由C轴、转盘轴承、摇篮座、A轴、电主轴和旋转接头组成，所述旋转接头安装于C轴顶部，所述摇篮座传动连接于C轴底部，所述转盘轴承安装于C轴与摇篮座的连接处，所述A轴转动连接于摇篮座内部，所述电主轴安装于A轴底部，所述C轴和A轴内部均安装有DD力矩电机；

所述箱底板中部开设有通孔，所述通孔两侧均开设有通槽，所述箱底板顶部两侧均开设有限位凹槽，所述C轴两侧均固定连接有限位板，所述C轴顶端贯穿通孔并延伸至主轴箱内部，所述通槽和限位凹槽均与限位板相匹配，所述限位板与限位凹槽相卡接，两个所述限位夹板分别对转盘轴承两侧进行夹持。

将限位板与限位凹槽进行卡接，可将轴头组件悬吊于主轴箱底部，主轴箱和箱底板起到承载轴头组件的作用，通过驱动电机驱使双向丝杠带动两个限位夹板对转盘轴承进行夹持，实现对轴头组件的进一步限位固定，限位机构起到稳定轴头组件的作用。

优选的，所述箱底板底部开设有限位滑槽，所述限位夹板顶部固定连接有限位滑块，所述限位滑块顶端滑动连接于限位滑槽内部。

通过限位滑块和限位滑槽的配合，在驱动电机驱使双向丝杠对限位夹板进行传动的同时为限位夹板提供约束力，设置限位夹板能够沿着双向丝杠进行直线移动。

优选的，两个所述限位夹板靠近转盘轴承的一侧均固定连接有防滑垫，所述防滑垫由橡胶材料制成。

橡胶材质的防滑垫可提高限位夹板与转盘轴承之间的连接紧密性，从而提高对轴头组件的限位固定效果。

优选的，两个所述通槽之间的连线与两个所述限位凹槽之间的连线相互垂直，所述限位凹槽的深度为通槽的深度的三分之一。

将轴头组件组装于主轴箱底部时，将轴头组件的C轴穿过箱底板上的通孔并延伸至主轴箱内部，C轴两侧的限位板则穿过通槽进入主轴箱内部，之后将轴头组件旋转90度，使得限位板与限位凹槽对位卡合，从而将轴头组件悬吊于主轴箱底部。

优选的，所述机床底座顶部两侧均安装有支撑墙，所述Y轴组件数量设为两个，两个所述Y轴组件分别安装于两个所述支撑墙顶部。

通过支撑墙将Y轴组件高高架起。

优选的，所述Y轴组件由Y轴直线模组和Y轴滑板组成，所述Y轴滑板滑动连接于Y轴直线模组表面，两个所述Y轴滑板顶部安装有同一个横梁。

通过Y轴直线模组驱使Y轴滑板带动横梁进行移动，可对轴头组件进行前后位置调节。

优选的，所述X轴组件安装于横梁表面，所述X轴组件由X轴直线模组和X轴滑板组成，所述X轴滑板滑动连接于X轴直线模组表面，所述Z轴直线模组安装于X轴滑板表面。

通过X轴直线模组驱使X轴滑板带动Z轴组件进行移动，可对轴头组件进行左右位置调节，通过Z轴直线模组驱使Z轴滑板带动主轴箱进行移动，可对轴头组件进行升降调节。

优选的，所述机床底座顶部边缘安装有防护罩，所述防护罩正面安装有安全隔离门，所述安全隔离门表面安装有亚克力观察窗。

通过防护罩对飞溅的碎屑进行阻挡，通过安全隔离门表面的亚克力观察窗可对机床内部的工作情况进行观察。

优选的，所述机床底座一侧安装有链板式排屑机，所述链板式排屑机的输出端设置有集尘车。

通过链板式排屑机将机床底座上的碎屑粉尘排至集尘车内。

本发明还提供了一种拆装方法，应用于如上所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，所述拆装方法包括以下操作步骤：

步骤一：先通过Z轴直线模组驱使Z轴滑板带动主轴箱进行升降，将轴头组件调整至合适高度处；

步骤二：然后启动驱动电机，通过驱动电机驱使双向丝杠带动两个限位夹板反向移动；

步骤三：接着将轴头组件向上轻轻抬起一定高度，使得限位板与限位凹槽脱离开来；

步骤四：之后对轴头组件进行90度旋转，使得限位板与通槽对位；

步骤五：最后托举轴头组件向下移动，使得轴头组件与Z轴组件完全分离开来。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

1.通过在箱底板上开设限位凹槽，在C轴两侧设置限位板，将限位板与限位凹槽进行卡接，可将轴头组件初步悬吊于主轴箱底部，主轴箱和箱底板起到承载轴头组件的作用；

2.通过在箱底板下方设置限位机构，限位机构起到稳定轴头组件的作用，通过驱动电机驱使双向丝杠带动两个限位夹板对转盘轴承进行夹持，实现对轴头组件的进一步限位固定。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明X轴组件、Y轴组件、Z轴组件和轴头组件的结构示意图；

图3为本发明Z轴组件和轴头组件的立体结构示意图；

图4为本发明Z轴组件和轴头组件的正视图；

图5为本发明轴头组件、限位机构和箱底板的结构示意图；

图6为本发明轴头组件的正视图；

图7为本发明限位机构和箱底板的第一视角结构示意图；

图8为本发明限位机构和箱底板的第二视角结构示意图。

附图标记说明：

1、机床底座；2、X轴组件；3、Y轴组件；4、Z轴组件；5、轴头组件；6、Z轴直线模组；7、Z轴滑板；8、主轴箱；9、箱底板；10、限位机构；11、托载板；12、驱动电机；13、支撑座；14、双向丝杠；15、限位夹板；16、C轴；17、转盘轴承；18、摇篮座；19、A轴；20、电主轴；21、旋转接头；22、通孔；23、通槽；24、限位凹槽；25、限位板；26、限位滑槽；27、限位滑块；28、防滑垫；29、支撑墙；30、Y轴直线模组；31、Y轴滑板；32、横梁；33、X轴直线模组；34、X轴滑板；35、防护罩；36、安全隔离门；37、亚克力观察窗；38、链板式排屑机；39、集尘车。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-8所示的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，包括机床底座1、X轴组件2、Y轴组件3、Z轴组件4和轴头组件5，Z轴组件4由Z轴直线模组6、Z轴滑板7、主轴箱8、箱底板9和限位机构10组成，Z轴滑板7传动连接于Z轴直线模组6表面，主轴箱8安装于Z轴滑板7表面，箱底板9固定连接于主轴箱8底部，限位机构10设置于箱底板9下方，轴头组件5设置于限位机构10下方；限位机构10由托载板11、驱动电机12、支撑座13、双向丝杠14和限位夹板15组成，托载板11和限位夹板15数量均设为两个，两个托载板11分别固定连接于箱底板9两端，驱动电机12安装于其中一个托载板11表面，支撑座13安装于另一个托载板11表面，双向丝杠14一端与驱动电机12的输出轴传动连接，双向丝杠14另一端与支撑座13转动连接，两个限位夹板15分别设置于箱底板9底部两侧，两个限位夹板15均与双向丝杠14通过螺纹传动连接；轴头组件5由C轴16、转盘轴承17、摇篮座18、A轴19、电主轴20和旋转接头21组成，旋转接头21安装于C轴16顶部，摇篮座18传动连接于C轴16底部，转盘轴承17安装于C轴16与摇篮座18的连接处，A轴19转动连接于摇篮座18内部，电主轴20安装于A轴19底部，C轴16和A轴19内部均安装有DD力矩电机；箱底板9中部开设有通孔22，通孔22两侧均开设有通槽23，箱底板9顶部两侧均开设有限位凹槽24，C轴16两侧均固定连接有限位板25，C轴16顶端贯穿通孔22并延伸至主轴箱8内部，通槽23和限位凹槽24均与限位板25相匹配，限位板25与限位凹槽24相卡接，两个限位夹板15分别对转盘轴承17两侧进行夹持。

在本实施例的一个方面中，箱底板9底部开设有限位滑槽26，限位夹板15顶部固定连接有限位滑块27，限位滑块27顶端滑动连接于限位滑槽26内部，两个限位夹板15靠近转盘轴承17的一侧均固定连接有防滑垫28，防滑垫28由橡胶材料制成，两个通槽23之间的连线与两个限位凹槽24之间的连线相互垂直，限位凹槽24的深度为通槽23的深度的三分之一，机床底座1顶部两侧均安装有支撑墙29，Y轴组件3数量设为两个，两个Y轴组件3分别安装于两个支撑墙29顶部，Y轴组件3由Y轴直线模组30和Y轴滑板31组成，Y轴滑板31滑动连接于Y轴直线模组30表面，两个Y轴滑板31顶部安装有同一个横梁32，X轴组件2安装于横梁32表面，X轴组件2由X轴直线模组33和X轴滑板34组成，X轴滑板34滑动连接于X轴直线模组33表面，Z轴直线模组6安装于X轴滑板34表面，机床底座1顶部边缘安装有防护罩35，防护罩35正面安装有安全隔离门36，安全隔离门36表面安装有亚克力观察窗37，机床底座1一侧安装有链板式排屑机38，链板式排屑机38的输出端设置有集尘车39。

本发明还提供了一种拆装方法，应用于如上的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，拆装方法包括以下操作步骤：

步骤一：先通过Z轴直线模组6驱使Z轴滑板7带动主轴箱8进行升降，将轴头组件5调整至合适高度处；

步骤二：然后启动驱动电机12，通过驱动电机12驱使双向丝杠14带动两个限位夹板15反向移动；

步骤三：接着将轴头组件5向上轻轻抬起一定高度，使得限位板25与限位凹槽24脱离开来；

步骤四：之后对轴头组件5进行90度旋转，使得限位板25与通槽23对位；

步骤五：最后托举轴头组件5向下移动，使得轴头组件5与Z轴组件4完全分离开来。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-8，在使用本发明时，通过Y轴直线模组30驱使Y轴滑板31带动横梁32进行移动，可对轴头组件5进行前后位置调节，通过X轴直线模组33驱使X轴滑板34带动Z轴组件4进行移动，可对轴头组件5进行左右位置调节，通过Z轴直线模组6驱使Z轴滑板7带动主轴箱8进行移动，可对轴头组件5进行升降调节，通过内置的DD力矩电机驱使C轴带动摇篮座18进行转动，可对电主轴20进行旋转，通过内置的DD力矩电机驱使A轴19带动电主轴20进行前后摆动，在电主轴20底部安装刀具，通过五轴联动可对工件进行多角度加工；

对轴头组件5进行检修时，先通过Z轴直线模组6驱使Z轴滑板7带动主轴箱8进行升降，将轴头组件5调整至合适高度处，方便工作人员进行操作，然后启动驱动电机12，通过驱动电机12驱使双向丝杠14带动两个限位夹板15反向移动，使得限位夹板15与转盘轴承17脱离开来，此时可将轴头组件5向上轻轻抬起一定高度，使得限位板25与限位凹槽24脱离开来，之后对轴头组件5进行90度旋转，使得限位板25与通槽23对位，最后托举轴头组件5向下移动，直至轴头组件5与Z轴组件4完全分离开来。

Claims (10)

1.一种便于拆装轴头的五轴数控机床，包括机床底座（1）、X轴组件（2）、Y轴组件（3）、Z轴组件（4）和轴头组件（5），其特征在于：所述Z轴组件（4）由Z轴直线模组（6）、Z轴滑板（7）、主轴箱（8）、箱底板（9）和限位机构（10）组成，所述Z轴滑板（7）传动连接于Z轴直线模组（6）表面，所述主轴箱（8）安装于Z轴滑板（7）表面，所述箱底板（9）固定连接于主轴箱（8）底部，所述限位机构（10）设置于箱底板（9）下方，所述轴头组件（5）设置于限位机构（10）下方；

所述限位机构（10）由托载板（11）、驱动电机（12）、支撑座（13）、双向丝杠（14）和限位夹板（15）组成，所述托载板（11）和限位夹板（15）数量均设为两个，两个所述托载板（11）分别固定连接于箱底板（9）两端，所述驱动电机（12）安装于其中一个所述托载板（11）表面，所述支撑座（13）安装于另一个所述托载板（11）表面，所述双向丝杠（14）一端与驱动电机（12）的输出轴传动连接，所述双向丝杠（14）另一端与支撑座（13）转动连接，两个所述限位夹板（15）分别设置于箱底板（9）底部两侧，两个所述限位夹板（15）均与双向丝杠（14）通过螺纹传动连接；

所述轴头组件（5）由C轴（16）、转盘轴承（17）、摇篮座（18）、A轴（19）、电主轴（20）和旋转接头（21）组成，所述旋转接头（21）安装于C轴（16）顶部，所述摇篮座（18）传动连接于C轴（16）底部，所述转盘轴承（17）安装于C轴（16）与摇篮座（18）的连接处，所述A轴（19）转动连接于摇篮座（18）内部，所述电主轴（20）安装于A轴（19）底部，所述C轴（16）和A轴（19）内部均安装有DD力矩电机；

所述箱底板（9）中部开设有通孔（22），所述通孔（22）两侧均开设有通槽（23），所述箱底板（9）顶部两侧均开设有限位凹槽（24），所述C轴（16）两侧均固定连接有限位板（25），所述C轴（16）顶端贯穿通孔（22）并延伸至主轴箱（8）内部，所述通槽（23）和限位凹槽（24）均与限位板（25）相匹配，所述限位板（25）与限位凹槽（24）相卡接，两个所述限位夹板（15）分别对转盘轴承（17）两侧进行夹持。

2.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述箱底板（9）底部开设有限位滑槽（26），所述限位夹板（15）顶部固定连接有限位滑块（27），所述限位滑块（27）顶端滑动连接于限位滑槽（26）内部。

3.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：两个所述限位夹板（15）靠近转盘轴承（17）的一侧均固定连接有防滑垫（28），所述防滑垫（28）由橡胶材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：两个所述通槽（23）之间的连线与两个所述限位凹槽（24）之间的连线相互垂直，所述限位凹槽（24）的深度为通槽（23）的深度的三分之一。

5.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述机床底座（1）顶部两侧均安装有支撑墙（29），所述Y轴组件（3）数量设为两个，两个所述Y轴组件（3）分别安装于两个所述支撑墙（29）顶部。

6.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述Y轴组件（3）由Y轴直线模组（30）和Y轴滑板（31）组成，所述Y轴滑板（31）滑动连接于Y轴直线模组（30）表面，两个所述Y轴滑板（31）顶部安装有同一个横梁（32）。

7.根据权利要求6所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述X轴组件（2）安装于横梁（32）表面，所述X轴组件（2）由X轴直线模组（33）和X轴滑板（34）组成，所述X轴滑板（34）滑动连接于X轴直线模组（33）表面，所述Z轴直线模组（6）安装于X轴滑板（34）表面。

8.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述机床底座（1）顶部边缘安装有防护罩（35），所述防护罩（35）正面安装有安全隔离门（36），所述安全隔离门（36）表面安装有亚克力观察窗（37）。

9.根据权利要求1所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，其特征在于：所述机床底座（1）一侧安装有链板式排屑机（38），所述链板式排屑机（38）的输出端设置有集尘车（39）。

10.一种拆装方法，其特征在于：应用于如权利要求1-9任一项所述的一种便于拆装轴头的五轴数控机床，所述拆装方法包括以下操作步骤：

步骤一：先通过Z轴直线模组（6）驱使Z轴滑板（7）带动主轴箱（8）进行升降，将轴头组件（5）调整至合适高度处；

步骤二：然后启动驱动电机（12），通过驱动电机（12）驱使双向丝杠（14）带动两个限位夹板（15）反向移动；

步骤三：接着将轴头组件（5）向上轻轻抬起一定高度，使得限位板（25）与限位凹槽（24）脱离开来；

步骤四：之后对轴头组件（5）进行90度旋转，使得限位板（25）与通槽（23）对位；

步骤五：最后托举轴头组件（5）向下移动，使得轴头组件（5）与Z轴组件（4）完全分离开来。